華為天才少年主攻存儲(chǔ)領(lǐng)域研究

自古英雄出少年。

本年度的華為天才少年項(xiàng)目再次引爆眼球。一位是從普通本科一路“逆襲”到華中科大博士，并成為唯一拿到本年度最高檔年薪的青年才?。涣硪晃粍t是在多種A類(lèi)期刊發(fā)表論文，集智慧與美麗于一身的美女博士。這兩位成功入圍項(xiàng)目的華中科大博士迅速成為街頭巷議的熱門(mén)話題。

值得關(guān)注的是，本年度入圍的兩位華為天才少年在校研究方向均跟數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有著緊密聯(lián)系。因此，這二位不約而同地選擇華為做存儲(chǔ)相關(guān)的研究，讓人不得不感嘆華為存儲(chǔ)對(duì)于基礎(chǔ)研究與人才的重視。

事實(shí)上，從十八年前正式起步開(kāi)始，華為存儲(chǔ)一路發(fā)展始終與各大高?？蒲袡C(jī)構(gòu)保持著緊密聯(lián)系，高?？蒲袡C(jī)構(gòu)不僅是華為存儲(chǔ)人才重要的來(lái)源地，也是華為在存儲(chǔ)基礎(chǔ)領(lǐng)域聯(lián)合創(chuàng)新的重要合作對(duì)象。如今，華為存儲(chǔ)已經(jīng)成長(zhǎng)為全球Top 5、中國(guó)Top1級(jí)別的重要廠商，在存儲(chǔ)技術(shù)的產(chǎn)、學(xué)、研、用上逐步探索出一條價(jià)值閉環(huán)，真正讓基礎(chǔ)研究的創(chuàng)新成果加速走向落地，并利用市場(chǎng)成果不斷反哺基礎(chǔ)研究的創(chuàng)新。

以本次入圍天才少年項(xiàng)目的美女博士為例，其研究方向之一的非易失性存儲(chǔ)器（NVM）、NVMe協(xié)議是當(dāng)今存儲(chǔ)產(chǎn)品中最為重要的技術(shù)趨勢(shì)，而華為存儲(chǔ)正是端到端NVMe全閃存當(dāng)之無(wú)愧的領(lǐng)導(dǎo)者。華為存儲(chǔ)的產(chǎn)、學(xué)、研、用價(jià)值閉環(huán)在端到端NVMe全閃存這個(gè)存儲(chǔ)細(xì)分領(lǐng)域體現(xiàn)得淋漓盡致。

NVMe，一門(mén)關(guān)于快的存儲(chǔ)武功

天下武功，唯快不破。

同樣，在存儲(chǔ)產(chǎn)品中，性能是衡量存儲(chǔ)是否優(yōu)秀的重要指標(biāo)之一。在單位時(shí)間內(nèi)IO越高、延遲越低，存儲(chǔ)的性能就會(huì)越好，也意味著可以承載更多應(yīng)用和更加及時(shí)響應(yīng)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，讓用戶體驗(yàn)更好。

NVMe正是存儲(chǔ)領(lǐng)域一門(mén)關(guān)于快的武功。如果將為機(jī)械硬盤(pán)設(shè)計(jì)的SAS協(xié)議比喻為紅綠燈多、卡口多的省市級(jí)公路；那么專(zhuān)為閃存而生的NMVe協(xié)議則是不限速的高速公路。初看NVMe可以讓數(shù)據(jù)真正放飛自我，但是如何讓NVMe這條數(shù)據(jù)高速公路修的更加合理、智能，讓數(shù)據(jù)在高速公路上“不翻車(chē)”，則絕對(duì)需要常年修煉、不斷打磨才能實(shí)現(xiàn)。

這是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)中心這張數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，IO路徑涉及到服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等多種設(shè)備，還有FC、IP、IB、PCIe、SAS等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，經(jīng)常面臨數(shù)據(jù)傳輸路徑過(guò)長(zhǎng)、協(xié)議互相轉(zhuǎn)化等挑戰(zhàn)。因此，NVMe的落地往往“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，需要對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，僅僅是一兩款NVMe SSD或者NVMe閃存控制器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

華為正是NVMe全閃存領(lǐng)域的頂尖高手，用“老司機(jī)”形容不為過(guò)。作為存儲(chǔ)行業(yè)SSD盤(pán)片級(jí)專(zhuān)利最多的廠商之一，華為對(duì)于NVMe協(xié)議進(jìn)行了長(zhǎng)期深入研究，在業(yè)界唯一端到端開(kāi)發(fā)了NVMe SSD盤(pán)，NVMe 閃存控制器和NVMe全閃存操作系統(tǒng)，并且在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了全系列端到端NVMe全閃存。

華為是如何做到這些的？讓我們一探究竟。

端到端NVMe，華為快人一步

華為之所以對(duì)于NVMe十分重視，是因?yàn)镹VMe與閃存有著緊密聯(lián)系，可謂是閃存性能潛能釋放的關(guān)鍵所在。而華為早在2005年就開(kāi)始對(duì)閃存進(jìn)行研究，對(duì)于NVMe如何走向落地和價(jià)值如何實(shí)現(xiàn)有著深刻的洞察與實(shí)踐。

2010年，NVMe最初作為一種硬盤(pán)接口協(xié)議誕生，充分釋放出閃存性能。但要想真正釋放數(shù)據(jù)中心包括計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的性能，NVMe作為硬盤(pán)接口協(xié)議是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，NVMe經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，逐漸發(fā)展到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，NVMe over RoCE技術(shù)孕育而生。

NVMe over RoCE（Non-Volatile Memory Express over Remote Direct Access Memory over Converged Ethernet）作為新一代高性能存儲(chǔ)技術(shù)，將NVMe協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中RDMA技術(shù)結(jié)合，它的出現(xiàn)真正讓數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)高速公路成為一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，擁有性能、組網(wǎng)便利性和方案成本等多種優(yōu)勢(shì)。但是它也存在著鏈路故障感知時(shí)長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性、部署易用性等方面的挑戰(zhàn)。

為此，華為集合全公司重量級(jí)產(chǎn)品線力量，從存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NVMe over RoCE方案進(jìn)行增強(qiáng)，推出了NOF+增強(qiáng)方案。

首先，從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)全部采用NVMe Over RoCE全I(xiàn)P組網(wǎng)設(shè)計(jì)，徹底改變了以往數(shù)據(jù)中心5種協(xié)議（FC/IP/IB/PCIe/SAS）3張網(wǎng)的復(fù)雜局面，為數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)建起統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)高速干道。

其次，采用基于智能無(wú)損網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的智能“傳-算-智-存-管”芯片，猶如整個(gè)數(shù)據(jù)高速公路的智慧大腦，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在整個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)端到端調(diào)優(yōu)，避免協(xié)議轉(zhuǎn)化、縮短數(shù)據(jù)傳輸路徑、加速數(shù)據(jù)傳輸速率，以及減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的誤碼率，NOF+增強(qiáng)方案可以實(shí)現(xiàn)端到端時(shí)延0.05ms，大幅優(yōu)于現(xiàn)有FC協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。

再次，針對(duì)NVMe over RoCE一旦發(fā)生鏈路故障、系統(tǒng)故障感知時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15秒的情況，華為的NOF+增強(qiáng)方案采用前端共享大卡在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)巡查-即時(shí)感知-主動(dòng)修復(fù)，這就好比給數(shù)據(jù)高速公路配置了自動(dòng)巡查的機(jī)器人，一旦發(fā)生故障，立刻鎖定故障和主動(dòng)修復(fù)。華為的NOF+增強(qiáng)方案可以讓鏈路故障感知時(shí)間從15秒縮短到1秒以內(nèi)，極大提升系統(tǒng)可靠性，保障核心業(yè)務(wù)使用無(wú)憂。

最后，華為還為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存開(kāi)發(fā)了一系列自動(dòng)化部署工具，將復(fù)雜繁瑣的網(wǎng)絡(luò)部署工作變得簡(jiǎn)單易用。

具體到產(chǎn)品方面，華為是業(yè)內(nèi)唯一端到端開(kāi)發(fā)了NVMe SSD盤(pán)、NVMe閃存控制器和NVMe全閃存操作系統(tǒng)，率先實(shí)現(xiàn)全系列端到端NVMe全閃的廠商。

比如，華為去年推出的全新OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列，其性能高達(dá)2000萬(wàn)IOPS、極致時(shí)延達(dá)到0.05ms，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)超市場(chǎng)上同類(lèi)競(jìng)品。

在華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存中，同時(shí)提供32G FC-NVMe和NVMe Over 100G RDMA全I(xiàn)P組網(wǎng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)前端網(wǎng)絡(luò)連接、后端硬盤(pán)框連接、scale-out的控制器互聯(lián)均采用同一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存還針對(duì)NVMe設(shè)計(jì)了一套IO調(diào)度機(jī)制，徹底取消原來(lái)IO路徑上的盤(pán)級(jí)互斥鎖，避免了IO下發(fā)時(shí)隊(duì)列鎖沖突，降低軟件開(kāi)銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)最佳性能。

此外，華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存在操作系統(tǒng)層面針對(duì)NVMe進(jìn)行了優(yōu)化，智能芯片、FlashLink智能算法，充分發(fā)揮了多核優(yōu)勢(shì)，并且通過(guò)智能學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)IO規(guī)律，提升讀緩存命中率和縮短批處理時(shí)間，大幅提升了性能與效率。

為了讓數(shù)據(jù)的高速公路更加穩(wěn)定與可靠，華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存在組件層提供了充足的保障。

例如，為增加端口可靠性，華為自研SSD支持原生雙端口技術(shù)，而不是采用內(nèi)部Switch實(shí)現(xiàn)雙端口的方式，端口獨(dú)立、互不影響，為整個(gè)全閃存提供了牢固的硬件基礎(chǔ)和可靠性；此外，華為通過(guò)PCI-E多年的技術(shù)積累，具備完善的PCI-E鏈路管理、異常處理、熱插拔技術(shù)，支持SSD盤(pán)在任何時(shí)間、任何方式拔出，并提供端到端PCI-E系統(tǒng)可靠性，保障單盤(pán)更換或發(fā)生故障時(shí)不擴(kuò)散。

針對(duì)大容量SSD使用容易造成數(shù)據(jù)丟失的情況，華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存采用創(chuàng)新的RAID-TP軟件技術(shù)，基于Erasure Code算法，在3塊盤(pán)同時(shí)失效的情況下能夠容忍數(shù)據(jù)不丟失、業(yè)務(wù)不中斷。華為成為業(yè)界唯三可以同時(shí)容忍3塊盤(pán)失效的廠商，并且是三家廠商中唯一可以實(shí)現(xiàn)15分鐘/TB 高效重構(gòu)，重構(gòu)速度領(lǐng)先其他兩家廠商20倍。華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado系列全閃存還擁有諸如快照、克隆、遠(yuǎn)程復(fù)制等完備的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。

當(dāng)前， 華為通過(guò)十多年的技術(shù)積累，華為已經(jīng)擁有1000多個(gè)NVMe全閃存成功案例，用戶涵蓋到金融、政府、制造、能源等多個(gè)領(lǐng)域。

例如，成立于1996年的南華期貨，是全國(guó)期貨公司Top 10，主要從事期貨經(jīng)紀(jì)、資產(chǎn)管理、證券投資等業(yè)務(wù)。南華期貨在大交所、鄭商所、深交所、嘉興聯(lián)通、香港PCCW等行業(yè)數(shù)據(jù)中心和電信運(yùn)營(yíng)商處租用VIP機(jī)房和機(jī)柜，就近部署交易系統(tǒng)。

這樣做的目的只有一個(gè)：“快人一步”。南華期貨的業(yè)務(wù)是典型的“時(shí)間就是金錢(qián)”，一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間差往往可能帶來(lái)利潤(rùn)的大幅變動(dòng)，這種交易型的業(yè)務(wù)決定了其對(duì)時(shí)延要求極低，通常需要小于1ms。南華期貨通過(guò)部署華為OceanStor存儲(chǔ)Dorado全閃存來(lái)承載綜合交易平臺(tái)，不僅穩(wěn)定可靠，性能還提升3倍，為投資者提供了極佳的用戶體驗(yàn)。

可以說(shuō)，華為存儲(chǔ)的“快人一步”讓用戶在業(yè)務(wù)中也“快人一步”。

為技術(shù)創(chuàng)新的信仰打Call

十八年風(fēng)雨兼程，華為存儲(chǔ)如今已經(jīng)成長(zhǎng)為全球Top 5、中國(guó)Top 1級(jí)別的廠商，在全球布局了12個(gè)研發(fā)中心，擁有超過(guò)4000名研發(fā)工程師、800多項(xiàng)存儲(chǔ)專(zhuān)利，服務(wù)了全球超過(guò)12000家涵蓋各個(gè)行業(yè)的用戶并且連續(xù)十九個(gè)季度位列中國(guó)市場(chǎng)第一，更是在全閃存領(lǐng)域連續(xù)多個(gè)季度實(shí)現(xiàn)全球增速第一。

在這十八年中，技術(shù)創(chuàng)新是華為存儲(chǔ)的信仰，技術(shù)創(chuàng)新的腳步永不停止讓華為在高端存儲(chǔ)架構(gòu)、NVMe、智能存儲(chǔ)等多個(gè)領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)突破，逐漸從市場(chǎng)的跟隨者成長(zhǎng)為業(yè)界當(dāng)之無(wú)愧的技術(shù)領(lǐng)先者。去年，華為存儲(chǔ)更是首次針對(duì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)難題設(shè)置了“奧林帕斯獎(jiǎng)”，鼓勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)全球在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域取得突破性貢獻(xiàn)的科研工作者。

未來(lái)，隨著更多華為天才少年以及其他人才的不斷加入，華為存儲(chǔ)有望在舞臺(tái)中央施展更多精彩。

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